“科学”号代表人类首探卡罗琳海山

  日前,中国新一代远洋综合科考船“科学”号搭载的“发现”号遥控无人潜水器在西太平洋下潜考察卡罗琳海山。航次首席科学家徐奎栋介绍,这是人类首次对这座海山进行科学考察。

  人类初探卡罗琳海山

  海山又称海底山,是指从海底计高度超过1000米,但仍未突出海平面的隆起。卡罗琳海山位于地球最深处——马里亚纳海沟南侧,雅浦海沟东侧。据12日至13日“科学”号获得的地形扫描数据,按50米等深线计算,这座海山南北向长约15海里(27.78千米),东西向长约5海里(9.26千米),实际面积是海图测算面积的5倍多。海山最高处距海平面约28米,山顶部是一个椭圆形盆地。

  徐奎栋说,“发现”号首次下潜的位置在海山南麓,位于水下约1500米处,这里地势相对平缓,可确保“发现”号安全下潜。

  “首次下潜,‘发现’号对海山南侧1500米至500米深的区域进行调查,了解海山的精细地形、底质类型和生物多样性等信息并获取生物和地质样品。”徐奎栋说,“在这个区域的海面上,我们看到了成群的海鸥、飞鱼等,这预示卡罗琳海山区可能具有较高的生产力和丰富的生物多样性,我们将利用‘发现’号从不同方向对这座海山进行剖析。”

  在中国科学院战略性先导专项“热带西太平洋海洋物质能量交换及其影响”支持下,科研人员此前已对雅浦-马里亚纳岛弧的两座海山进行了调查,这两座海山距离只有180公里,但共有物种的比例只有12%左右,其他生物均不相同。

  卡罗琳海山和上述两座海山形成一个三角区,此次科学家就是要通过对卡罗琳海山的环境与生物生态调查,探秘三个海山生态系统的共性、特性及其背后的驱动因素。

  典型的海山由死火山形成,且以硬底为主,有些海山形成以有孔虫砂或珊瑚砂为主的软底沉积。全球海洋中估计有逾3万座海山,其中60%以上分布在太平洋。

  海山最主要的特点是生物资源丰富,这是因为洋流遇到海山会向上走,即形成上升流,将海底的营养盐带到海山上方,吸引生物在这里聚集。同时,上升流会改变海山上方流场,形成特定环境,将生物吸引在海山周边。

  相邻海山物种大不同

  从深海珊瑚化石看气候变化

  作为此次随“科学”号“出征”的科研人员之一,南京大学地球科学与工程学院教授陈天宇希望从西太平洋的深海珊瑚化石中得到若干古海洋和古气候问题的答案,通过了解几万年前深海对气候的影响,为研究未来气候变化提供参考。

  陈天宇说,深部大洋是全球海洋与大气系统的主要碳储库,同时深部洋流能影响地球表面热量的分配,因而理解大洋在不同时间尺度中的洋流变化能让气候预测更可靠。要研究过去的大洋环境变化,就要获取当时海水中的化学信息,深海珊瑚在生长过程中形成的骨骼就记录了当时海水的化学信息。

  那如何确定一块深海珊瑚化石的年龄?原来,一些深海珊瑚化石中具有较高的铀含量,适合用铀系放射性同位素进行高精度定年以测出珊瑚年龄。陈天宇说,通过高精度铀系绝对定年获得的珊瑚年龄,其误差可以低于千分之三。

  更多期待:寻找趋磁细菌新种属

  中国科学院海洋研究所研究员肖天,希望能在卡罗琳海山发现新的趋磁细菌种属,并对深海海山环境中的趋磁细菌进行系统调查研究。肖天科研团队的刘佳博士说:“此前,我们在马里亚纳海山14个站位中均发现了趋磁细菌,其中包括14个新属、16个新种,只有3个是已知种属。海山的趋磁细菌有很高的种属特异性,希望这次能继续发现新的种属,对这个航次成果非常期待。”

  肖天介绍,趋磁细菌大小在1至2微米之间,是一种非常古老的细菌,大概出现在距今32亿至34亿年间。其最主要特点是体内有磁小体,成分是四氧化三铁,因此它能感知磁场并向磁场方向移动,相当于有“方向盘”。

  据介绍,趋磁细菌一般生活在有氧与无氧的过渡区。在北半球,趋磁细菌趋向北极方向运动,但也有少部分有趋南性;在南半球,趋磁细菌趋向南极方向运动,但也有少部分有趋北性。

  据了解,趋磁细菌是上世纪60年代由意大利一名医生最早发现。1975年,美国科研人员在趋磁细菌中发现有磁性纳米颗粒,并在知名学术期刊《科学》上发表,引起国际学术界关注。

  2000年,美国人在一块火星陨石上发现有类似趋磁细菌形状和成分的颗粒物,因此有人猜测地球上的生命是外星球带过来的,引起科学家对趋磁细菌的极大关注。另外,磁场和生命的关系,磁场如何保护生命,生物如何利用磁场,都是未解之谜,而趋磁细菌就蕴含着这些秘密。综合新华社报道